提高光学元件小光斑扫描激光预处理效率的方法
【专利摘要】一种提高光学元件小光斑扫描激光预处理效率的方法，该方法根据要求的预处理样品面积Amm×Bmm、相邻辐照光斑间的中心间距L及补偿距离L0，计算出样品每行运动的起点和终点的位置坐标；计算机控制样品按照上述位置坐标逐行匀速运动并实时获取样品运动轨迹的位置信息的同时，控制激光器在样品的匀速运动过程中以固定频率μ输出脉冲激光辐照样品对光学元件表面进行激光预处理。本发明简单易行，可确保相邻辐照光斑在样品表面正方形或等边三角形的排布轨迹，有效地提高了光学元件小光斑扫描激光预处理的工作效率。
【专利说明】提高光学元件小光斑扫描激光预处理效率的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及光学元件，特别是一种提高光学元件小光斑扫描激光预处理效率的方法。
【背景技术】
[0002]激光预处理技术是提高光学元件抗激光损伤能力的一种有效手段，其中小光斑扫描激光预处理因可灵活地控制激光束以需要的能量和理想的均匀度辐照光学元件的整个口径，且系统搭建简单，一直被广大用户青睐。小光斑扫描激光预处理是以一定的激光能流逐点辐照光学元件表面的过程，相邻辐照光斑在样品表面要求实现正方形或等边三角形排布。预处理过程中，常通过计算出正方形或等边三角形排布情况下各个激光辐照点对应的样品移动的位置坐标，然后利用电机带动样品按上述位置坐标依次移动，实现激光对光学元件的逐点辐照。这个过程中，电机带动样品移动到每个辐照位置时都要保持静止状态，激光辐照完当前辐照位置后，样品再移动到下一个辐照位置，进行下一个辐照位置的激光辐照，这种传统的样品起停起停方式，严重地限制了光学元件小光斑扫描预处理系统的工作效率，尤其是对于大面积的小光斑扫描激光预处理过程，耗时相当严重。如何提高光学元件小光斑扫描激光预处理效率成为目前激光预处理技术亟待解决的问题。
【发明内容】
[0003]为了克服上述小光斑扫描激光预处理过程中出现的上述问题，本发明提供一种提高上述小光斑扫描激光预处理效率的方法。该方法简单易行，可在准确控制相邻辐照激光光斑在样品表面正方形或等边三角形排布轨迹的前提下，显著地提高光学元件小光斑扫描激光预处理的效率。
[0004]本发明的技术方案如下:
[0005]一种提高光学元件小光斑扫描激光预处理效率的方法，该方法采用光学元件小光斑扫描激光预处理系统，该系统包括激光器、伺服电机、电机驱动器和具有运动板卡的计算机，待辐照的样品固定在所述的伺服电机上，所述的计算机通过运动板卡经电机驱动器与所述的伺服电机相连，该伺服电机的信号输出端经所述的运动板卡与所述的计算机相连，所述的计算机的输出端与所述的激光器的控制端相连，其特点在于该方法包括如下步骤:
[0006]①计算机设置样品水平匀速运动的速度U: U = L/μ，其中μ为激光器的出光频率，L为所述的样品上相邻辐照光斑的中心间距，所述的样品固定于所述的伺服电机上，所述的计算机控制所述的伺服电机的运动，从而控制样品的运动速度及运动轨迹，同时，所述的计算机从所述的运动板卡获取所述的伺服电机的运动情况，从而实时获取样品的运动轨迹的位置信息；
[0007]②根据所述的样品启动过程的加速度/停止过程的减速度a，所述的计算机计算水平方向所述的样品启动时的加速过程以及停止时的减速过程所经历的路程，称为补偿距尚:LQ = u /2a ；[0008]③所述的计算机根据所述的样品预处理面积Amm X Bmm、相邻福照光斑间的中心间距要求L及补偿距离Lci,计算出所述的样品的辐照光斑正方形或等边三角形排布下，样品每行移动的起点和终点的位置坐标:
[0009]对于正方形排布情况下，第2N-1行样品水平运动的起点坐标为:-Ι^，2(Ν-1) L，样品水平运动的终点坐标为:0+Α+Ι^, 2 (N_l) L ;第2N行样品水平运动的起点坐标为:0+A+LQ,(2N-1)L，样品水平运动的终点为:-L。，(2N-1)L，其中N依次取正整数1，2，3、…、B/L, B/L取最接近的整数；
[0010]对于等边三角形排布情况下，第2N-1行样品水平运动起点坐标为:-L。，
【权利要求】
1.一种提高光学元件小光斑扫描激光预处理效率的方法，该方法采用光学元件小光斑扫描激光预处理系统，该系统包括激光器(101 )、伺服电机(103)、电机驱动器(104)和具有运动板卡(105)的计算机(106)，待辐照的样品(102)固定在所述的伺服电机(103)上，所述的计算机(106)通过运动板卡(105)经电机驱动器(104)与所述的伺服电机(103)相连，该伺服电机(103)的信号输出端经所述的运动板卡(105)与所述的计算机(106)相连，所述的计算机(106)的输出端与所述的激光器(I)的控制端相连，其特征在于该方法包括如下步骤: ①计算机(106)设置样品(102)水平匀速运动的速度U: υ =L/μ,其中μ为激光器(I)的出光频率，L为所述的样品(102)上相邻辐照光斑的中心间距，所述的样品(102)固定于所述的伺服电机(103)上，所述的计算机(106)控制所述的伺服电机(103)的运动，从而控制样品(102)的运动速度及运动轨迹，同时，所述的计算机(106)从所述的运动板卡(105)获取所述的伺服电机(103)的运动情况，从而实时获取样品(102)的运动轨迹的位置信息； ②根据所述的样品(102)启动过程的加速度/停止过程的减速度a，所述的计算机(106)计算水平方向所述的样品(102)启动时的加速过程以及停止时的减速过程所经历的路程，称为补偿距离:u = u2/2a ； ③所述的计算机(106)根据所述的样品(102)预处理面积AmmXBmm、相邻福照光斑间的中心间距要求L及补偿距离Lci,计算出所述的样品(102)的辐照光斑正方形或等边三角形排布下，样品(102)每行移动的起点和终点的位置坐标: 对于正方形排布情况下，第2N-1行样品(102)水平运动的起点坐标为:-Ι^，2(Ν-1) L，样品(102)水平运动的终点坐标为A+A+U，2 (N-1)L ;第2N行样品(102)水平运动的起点坐标为:0+A+L。，(2N-1)L，样品(102)水平运动的终点为:-L。，(2N-1)L，其中N依次取正整数1，2，3、…、B/L，B/L取最接近的整数； 对于等边三角形排布情况下，第2N-1行样品(102)水平运动起点坐标为:-L。，W(,V-1)1，样品(102)水平运动的终点坐标为:0+A+L。，V3(,V-1jI J2N行样品(102)水平运动的起点坐标为:0+Α+Ι^+?72，力(2/V-μ/2，样品(102)水平运动的终点坐标为:-Lq+L/2，#(2iV-】)L/2，其中N依次取正整数1，2，3、…、B/L，B/L取最近的整数； ④所述计算机(106)控制样品(102)按①中所设置的水平方向匀速运动的速度u和③中所计算的位置坐标依次逐行运动；在每行运动过程中，当所述的计算机(106)根据实时获得的位置信息，判断样品相对于此行起点移动Ltl的距离后，所述计算机(106)立刻控制所述的激光器(101)按频率μ输出脉冲激光辐照样品(102);当所述计算机(106)根据实时获得的位置信息，判断样品相对于此行起点水平运动总距离达A+U后，计算机(106)立刻控制激光器(101)停止工作不出光，所述计算机(106)根据获得的位置信息，判断样品(102)运动到③中计算的此行终点位置后，样品停止运动；每次每行辐照结束后，所述计算机(106)控制样品(102)移动到下一行的运动起点位置，重复上述动作实现激光在下一行的逐点辐照，直到样品(102)移动到最后B/L行的最后辐照点后，结束激光预处理过程。
【文档编号】B23K26/08GK103624402SQ201310566601
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年11月14日 优先权日:2013年11月14日
【发明者】刘晓凤, 赵元安, 高妍琦, 李大伟, 胡国行, 易葵 申请人:中国科学院上海光学精密机械研究所